近二十年來,，我國正經(jīng)歷著一場速度迅猛、規(guī)模宏大的城鎮(zhèn)化進程,，截至2020年我國城鎮(zhèn)化率已達63.89%,。城鎮(zhèn)經(jīng)濟的快速發(fā)展伴隨著人口密度大幅上升，民生的排水問題逐漸成為影響城市良性發(fā)展的因素之一,。
在二零二一年底,，某污水處理廠就面臨污水管道測流的難題，他們對污水提升泵站長距離輸送的流量非常關(guān)注,，但歷經(jīng)兩次不同測流產(chǎn)品的試用,，都未能得到可靠的實時流量數(shù)據(jù)。為此，二零二二年二月份水廠開啟了第三次設(shè)備嘗試,，引進了賽萊默旗下品牌SonTek管道式聲學多普勒剖面流量計IQpipe,，安裝在泵站出水約20米的位置，進行長期考核測驗,。
歷經(jīng)長達一年的數(shù)據(jù)監(jiān)測,，第三次的設(shè)備選型與測驗結(jié)果獲得認可與肯定。IQpipe較好地滿足用戶測流需求,，有效地為污水處理廠區(qū)域內(nèi)排放量的監(jiān)督,、處理量的預(yù)測以及水資源調(diào)度等，提供了實時準確的水量信息,，其意義重大,。
在本次測驗中，采用的IQpipe流量儀能夠提供高質(zhì)量的水流數(shù)據(jù)保障,，得益以下幾個方面的原因：
環(huán)境選址與組架設(shè)計
成效：測流點位于泵站粗格柵之后和集成商設(shè)計的U型安裝支架發(fā)揮了很大作用,，很大程度降低了設(shè)備維護工作量；
IQpipe工作原理：更高的聲頻3MHZ,、脈沖式的聲學多普勒流速剖析
成效：相比其它原理抗氣候/磁場等因素干擾,；提供高分辨率、高精確度,、多流層、三維矢量的實時流速剖析,，滿足滿管和非滿管狀態(tài)的管道測流需求,；
IQpipe測流模式：水下四波束同時仰視測流，Smartpulse技術(shù)
成效：以更多角度和垂線方向的實時測流方式,，置信度更高,；Smartpulse技術(shù)保障環(huán)境適應(yīng)性，特別適用于管道內(nèi)常見的水流速不均,、絮流,、回流、弱流等情況,。一臺IQpipe等于多臺其它測流儀且性能突出,；
IQpipe的截面積測驗：內(nèi)置雙水位的測深設(shè)計
成效：不同原理雙水位的水深數(shù)據(jù)可同時輸出，工作時相互作用,，不受水體雜質(zhì)多或氣壓波動的測深影響,。保障了水位數(shù)據(jù)更精確，流量匯算所需的截面積數(shù)據(jù)高精度
IQpipe流量算法：內(nèi)置了SONTEK專門針對管道流量的算法
成效：簡單的設(shè)置,，就能得到準確的流量數(shù)據(jù),；而且特殊環(huán)境或更高數(shù)據(jù)要求支持率定分析
污水處理廠 俯瞰圖
背景
某污水提升泵站位于城市新區(qū)，擔負著高校校區(qū)及周邊小區(qū)的污水輸送任務(wù),。污水處理廠的管理者們非常關(guān)注該泵站的流量數(shù)據(jù),，曾先后采用電磁流量計和連續(xù)式聲學多普勒測流儀,，以便實時監(jiān)測管道內(nèi)的污水流量，但采集數(shù)據(jù)不理想,，沒有達到用戶預(yù)期需求,。
為此，賽萊默與污水處理廠就管網(wǎng)流量測驗共同進行深度研討,，并多次趕赴現(xiàn)場實況勘察,，
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調(diào)研工作
污水提升泵站的輸送水體主要為居民生活污水和雨水，管道長度約5.6公里,，管道直徑1.8米,，管道的材質(zhì)為不銹鋼。我們經(jīng)過實況勘察和調(diào)研,，記錄了現(xiàn)場測流存在主要特點:
排水管的管壁,，不能斷開、變徑和打孔
污水輸送管路經(jīng)常處于不滿管狀態(tài)
管道的水位偶爾很低,，水流緩慢
水質(zhì)和流速變化較大,，有回流情況
水體渾濁，雨季雜質(zhì)更多
流量數(shù)據(jù)要求高,，精度最好在10%以內(nèi)
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選型分析
城市排污管網(wǎng)測流產(chǎn)品的選型時,，滿管優(yōu)先選擇電磁流量計。但在非滿管條件下,，往往會涉及到復(fù)雜的水體組份,，管道材質(zhì)的差異、液位變化的頻次,、市場繁多測流品牌以及價格,、維護成本等因素，讓業(yè)主很難做出最佳選擇,。
市場上不同測流產(chǎn)品良莠不齊,，不同產(chǎn)品之間進行同步比測，有時數(shù)據(jù)差別都很大,，業(yè)主甚至不清楚應(yīng)該以哪組數(shù)據(jù)為準,，從何處溯源。
針對這種情況,，賽萊默推薦聲學多普勒剖面測流技術(shù),，尤其在非滿管管道測流情況，且用戶仍非常關(guān)注流量數(shù)據(jù)準確性的時候,，理由如下：
從技術(shù)角度出發(fā),，聲學多普勒剖面測流的是水下多流層剖析，是較為成熟的測流手段之一。除了滿管狀態(tài)下應(yīng)用的電磁流量計,，聲學多普勒剖面測流儀相比較其它原理的測流儀而言,，它的測量結(jié)果更具真實性和代表性，在很多行業(yè)和領(lǐng)域可以視為其它測流儀的溯源數(shù)據(jù),。
從實用角度出發(fā),，聲學多普勒流速剖面儀作為當前流行的一種測流產(chǎn)品（業(yè)內(nèi)稱為“ADCP”），安裝簡便,，日常運行成本低,。它是通過水下?lián)Q能器發(fā)射脈沖式聲波，可以為用戶提供具代表性的瞬時流量,、平均流速,、多流層流速、斷面面積以及累計流量等水流信息,。
考慮到北塘項目現(xiàn)場長期處于非滿管,，我們根據(jù)綜上情況最終向用戶推薦SONTEK-IQ系列的底座式多普勒剖面流量計。同時,，我們明確告知用戶IQ設(shè)備不具備防爆功能,；并且如果水中漂浮物或泥沙含量過大，潛在定期維護量也會增加,，用戶表示理解支持,。
實測分析
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往復(fù)流態(tài)的測驗效果
2022年2月25日調(diào)試設(shè)備時,，管網(wǎng)水流狀態(tài)非常不穩(wěn)定,，提升泵并沒有正常開啟。水流處于受上游原水水力影響,，呈現(xiàn)往復(fù)流態(tài),。
IQpipe準確記錄了此時的水流狀態(tài)的數(shù)據(jù)，水深約0.7米,，水流在±20cm/s之間波動,，累計水量緩慢上升。如下圖標：
用戶平臺采集的流速數(shù)據(jù)曲線圖
IQpipe自帶客戶端的流速/流量/水位數(shù)據(jù)曲線圖
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突變流態(tài)的測驗效果
2.1 2023年6月7號14時左右大雨引起了流量突變,，雨停后流量又回到原初,。IQpipe記錄了過程的數(shù)據(jù)，瞬時流量從0.2018m³/s上升到約0.3m³/s,，雨停后很快恢復(fù)到0.22m³/s附近,。如下圖表
2.2 2023年4月19號～4月30號期間，因為現(xiàn)場的提升泵進行幾次停水維護作業(yè),，管道的瞬時流量快速降低為0,，啟動泵后又恢復(fù)正常的幾個時間。IQpipe記錄了泵站幾次維護的流量突變情況，如下藍色▲標記：
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長期穩(wěn)定性的測驗效果
IQpipe在現(xiàn)場運行已經(jīng)有一年三個月,，除初期調(diào)試數(shù)據(jù)和正常維護工作,，設(shè)備持續(xù)穩(wěn)定為污水處理廠提供可靠的流量數(shù)據(jù)。如下數(shù)據(jù)日報,、月報,、年報數(shù)據(jù)表示例:
案例總結(jié)
如何快速獲取真實可靠的流量數(shù)據(jù)，對水資源管理者們準確掌握排水管網(wǎng)的排放總量,，對城市水資源的合理調(diào)度,、污水排放的有效監(jiān)管有著非凡的意義。
在城市排水管網(wǎng)測流項目中,，繁多的流量計,，為何選擇IQpipe呢？
產(chǎn)品集多功能合一,，小巧,、細長、扁平的外型設(shè)計,，有效降低污物清理的維護量,。
產(chǎn)品自帶內(nèi)存和CUP處理系統(tǒng)，無需二次儀表獨立運行,，占用空間少,、易安裝、功耗低,。
產(chǎn)品具備兩種不同原理的雙水位測深系統(tǒng),，科學的自切換和自校正邏輯保障在任何水體中，深度的準確性,。
注：深度數(shù)據(jù)精度直接影響流量數(shù)據(jù)里截面積的精度,。
產(chǎn)品工作在水下，比非接觸式的流速儀更具有代表意義,。以多角度,、多流層的方式，實時剖析四束垂向的水流信息,，最終匯算成流量數(shù)據(jù),。一臺IQpipe的測流代表性相當于多臺其它測流儀。
IQpipe的技術(shù)核心是采用了高頻3MHZ的SONTEK智能脈沖技術(shù),，噪音低,、分辨率高，水流環(huán)境自適應(yīng)并且抗氣候因素和磁場干擾能力強,，滿足用戶對數(shù)據(jù)精度的高需求,。
產(chǎn)品是針對管道測流專門設(shè)計的一款A(yù)DCP流量計,，內(nèi)置科學的管道測流算法，支持率定分析,，對管道型測流場所有更好的適應(yīng)性,。
產(chǎn)品可以實現(xiàn)滿管、非滿管狀態(tài)的管道實時測流,。從本案例也印證了無論管網(wǎng)處在豐水或枯水,，甚至回水情況時，IQpipe設(shè)備都能清晰為用戶提供實時可靠測流數(shù)據(jù),。
當然,，任何水下設(shè)備都有一個共同的課題：當設(shè)備處在懸浮物、漂浮物和沉積物冗多的水中,，清理雜物的維護工作頻率會很高,。如果水資源管理者們?nèi)孕铚蚀_的流量數(shù)據(jù)，則需提前解決或規(guī)避雜物的干擾,。方式不局限如下：要考慮合理的選址,，靈活地設(shè)計支架、過濾裝置或反沖洗系統(tǒng),。如本次案例中,，生活污水的流量監(jiān)測維護頻率可以達到一個月以上，這與選址和現(xiàn)場設(shè)計密不可分,。注：項目的選址是在污水提升泵之后,，提升泵前端的生活污水經(jīng)過了一步攔污粗格柵的過濾，并且現(xiàn)場靈活設(shè)計了U型支架安裝,，這兩點都非常重要,。
綜上，IQpipe產(chǎn)品的性能可靠,、數(shù)據(jù)準確,、抗氣候與磁場環(huán)境干擾的能力強，尤其測流的實時剖析能力優(yōu)勢明顯,。產(chǎn)品應(yīng)用在城市雨污水管道測流時,，如能合理的解決或規(guī)避漂浮物或沉積物雜多的影響，既能保障管網(wǎng)中各種水位下的高質(zhì)量數(shù)據(jù),，又能達到極低的維護成本,，是在這類水域下測流的最佳工具之一,。
參考文獻
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[2] SonTek技術(shù)白皮書.XA00118. 聲學多普勒流量計類型比較:低成本的連續(xù)波與多流層脈沖波.
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